Cung cấp điện Quyền Huy Ánh Chương 10

Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

CHƯƠNG 10

CHIẾU SÁNG DÂN DỤNG &CÔNG NGHIỆP
10.1. Ánh sáng và màu sắc
Mọi vật thể ở nhiệt độ lớn hơn không độ tuyệt đối (0K) sẽ không ngừng bức xạ năng lượng
vào không gian chung quanh nó dưới dạng sóng điện từ .
Tuy nhiên, chỉ có một phần bức xạ trong một phạm vi bước sóng rất hẹp từ 380mm đến
780mm mới gây ra trong mắt người cảm giác sáng và được gọi là ánh sáng.
Mắt con người giống như một thiết bò thu nhận ánh sáng theo cảm giác màu sắc khác nhau
chuyển đổi vô cùng tinh tế từ đỏ sang tím, mà rất khó chỉ đònh chính xác bước sóng giới hạn giữa
chúng.
Dưới đây là một số đònh nghóa các ánh sáng khác nhau theo phổ của chúng:


Ánh sáng chỉ gồm có một bước sóng gọi là ánh sáng đơn sắc, tương ứng với các bước
sóng khác nhau là các màu khác nhau.



Ánh sáng pha trộn liên tục của tất cả các bước sóng (trong phạm vi 780 -380 mm) với liều
lượng khác nhau tương ứng với ánh sáng liên tục. Trên hình 3-1a biểu diễn phổ liên tục
của đèn nung sáng.



Phổ của một ánh sáng cũng có thể không liên tục, hay gọi là phổ vạch, ví dụ như ánh
sáng của một loại đèn phóng điện Hình.10.1b.

Hình 10.1.a. Quang phổ liên tục

Hình 10.1.b. Quang phổ gián đoạn

10.2. Mắt người và sự cảm thụ ánh sáng, màu sắc
10.2.1. Mắt người
Mắt người là cơ quan cảm thụ ánh sáng có khả năng chuyển đổi không tuyến tính và thay đổi
theo thời gian các kích thích quang học thành các tín hiệu điện để truyền lên não và tạo nên ở đó
một hiện tượng gọi là “sự nhìn”.
10.2.2. Độ nhạy cảm theo bước sóng
Độ nhạy cảm ánh sáng của mắt người trong phổ ánh sáng không đều nhau theo các bước sóng
khác nhau. Trong ánh sáng ban ngày, mắt nhạy cảm lớn nhất với tia vàng lục (bước sóng

ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

171


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

=555mm) và giảm dần về hai phía tím và đỏ. Trong ánh sáng ban đêm hay hoàng hôn độ nhạy
cảm lớn nhất của mắt người lại là tia xanh lục (= 510 mm) và cũng giảm dần đến tím và cam.

Hình 10.2. Cấu tạo mắt người

10.2.3. Trường nhìn
Trường nhìn của mắt người xác đònh được như sau:


Trường nhìn ngang: khoảng 1800C



Trường nhìn đứng: khoảng 1300C

Nhưng trường nhìn trung tâm chỉ có khoảng 20 (Hình 10.4)

Hình 10.3. Độ nhạy cảm tương đối của mắt người

Hình 10.4. Trường nhìn của mắt người

10.3. Các đơn vò cơ bản
10.3.1. Quang thông F
Quang thông là công suất sáng của nguồn sáng và được xác đònh theo biểu thức (10.1):
2

F   kW

(10.1)

d

1

Ở đây: W là hàm phân bố phổ của năng lượng bức xạ;

k là hệ số chuyển đổi đơn vò,

ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

1

= 380 nm,

2

là hàm số độ nhạy cảm tương đối,

= 780 nm.

www.quyenhuyanh.com

172


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh
2

F  683  W

d

(10.2)

1

Quang thông có đơn vò đo là lumen (lm). Quang thông của các loại đèn được cho bởi nhà sản
xuất.
10.3.2. Cường độ ánh sáng I

Hình 10.5. Cường độ sáng

Hình 10.6. Đường cong phân bố cường độ sáng

Cường độ sáng là mật độ không gian của quang thông do nguồn sáng bức xạ và được xác
đònh theo biểu thức:
dF
(10.3)
I OA  lim
d 0 d
Đơn vò của cường độ sáng là candela (cd).
Một trong những số liệu quan trọng nhất của một loại đèn là “Đường cong phân bố cường độ
sáng”. Đường cong này cho biết giá trò của cường độ sáng theo tất cả các hướng không gian, tính
từ điểm gốc là tâm quang học của nguồn.
Đường cong phân bố cường độ sáng được cho ứng với quang thông chuẩn là 1000 lm. Đối với
loại đèn có quang thông đ khác 1000 lm thì cường độ sáng theo hướng  được quy đổi theo
biểu thức:

(10.4)
I  I  . đ
1000
10.3.3. Độ rọi E
Độ rọi là mật độ quang thông trên bề mặt được chiếu sáng.
F

E
S

(10.5)

Đơn vò độ rọi là lux (lx).
Hệ số đồng đều độ rọi là tỷ số giữa độ rọi tối thiểu và độ rọi trung bình trên mặt phẳng làm
việc.
Quan hệ giữa độ rọi, cường độ và khoảng cách
Xét một nguồn điểm O, bức xạ quang thông với cường độ I tới một vi phân diện tích ds ở
khoảng cách r so với nguồn thì quan hệ giữa độ rọi, cường độ và khoảng cách là:

ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

173


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

E

I cos 
r2

(10.6)

Công thức (10.6) còn được gọi là đònh luật bình phương nghòch đảo khoảng cách của độ rọi.
10.3.4. Độ chói L
Độ chói L của một bề mặt phát sáng dS theo một hướng khảo sát là tỷ số giữa cường độ sáng
I theo hướng đó Hình.10.7.
L 

I
dS cos 

(10.7)

Đơn vò độ chói là cd/m2.

Hình 10.7. Độ chói L

10.3.5. Hệ số phản xạ, xuyên thấu và hấp thụ ánh sáng

a. Phản xạ đònh hướng, b. Phản xạ khuếch tán hoàn toàn, c. Phản xạ hỗn hợp đònh hướng
d. Phản xạ hoàn toàn, e. Xuyên thấu hoàn toàn

Hình 10.8. Đặc điểm phản xạ và xuyên thấu của vật liệu

Nếu có một lượng quang thông Fi đi tới một bề mặt vật liệu thì sẽ có thể xảy ra các trường
hợp sau:


Một phần của quang thông tới sẽ phản xạ từ bề mặt đó, ký hiệu F ;



Một phần của quang thông tới sẽ bò vật liệu hấp thụ, ký hiệu F ;



Một phần của quang thông tới sẽ xuyên qua vật liệu, ký hiệu F .

Hệ số phản xạ ánh sáng là tỷ số giữa F và Fi :

ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

174


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

F
Fi



Hệ số hấp thụ ánh sáng là tỷ số giữa F và Fi :

F

Fi
Hệ số xuyên sáng là tỷ số giữa F và Fi :

F

Fi

Các hệ số , ,  tuỳ thuộc vào vật liệu, tính bề mặt của vật liệu và màu sắc của vật liệu.
Giữa chúng có quan hệ như sau:
 1

(10.8)

10.4. Tiện nghi nhìn
10.4.1. Một số đặc điểm sinh lý của sự nhìn
1. Khả năng phân biệt của mắt người: Xác đònh bằng góc mà người quan sát có thể phân
biệt được hai điểm hoặc hai vạch đặt gần nhau.
2. Độ tương phản C
Độ tương phản C được xác đònh bằng biểu thức:
L  Ln
L
C v

Ln
Ln

(10.9)

Ở đây: Lv, Ln lần lượt là độ chói của vật cần nhìn và của nền trên đó đặt vật.
Độ tương phản là yếu tố cần thiết để phân biệt các vật và hình dạng của chúng.
10.4.2. Sự chói loá
1. Chói loá nhiễu: là sự chói loá làm giảm khả năng nhìn do nó làm tăng ngưỡng độ chói
tương phản.

2. Chói loá mất tiện nghi: xảy ra khi có một sự vật có độ chói cao nằm trong trường nhìn của
mắt.
10.4.3. Độ rọi yêu cầu
Độ rọi yêu cầu Eyc là độ rọi trung bình trên mặt phẳng làm việc (thường nằm ngang), cần
thiết để tiến hành tốt nhất công việc.
10.4.4. Nhiệt độ màu và tiện nghi môi trường sáng
Nhiệt độ màu là đặc trưng màu sắc của nguồn sáng, ký hiệu Tm’ đơn vò là độ Kelvin (0K).


2500  3000oK: mặt trời lặn, đèn nung sáng, ánh sáng “nóng” (giàu bức xạ đỏ)



4500  5000oK: ánh sáng ban ngày khi trời sáng, ánh sáng “ ấm”



6000 8000oK: ánh sáng ngày trời đầy mây, ánh sáng “lạnh” (giàu bức xạ xanh da
trời).

Các nguồn sáng có nhiệt độ màu thấp chỉ dùng thích hợp cho những nơi có yêu cầu độ rọi
thấp.
Ngược lại những nơi có yêu cầu độ rọi cao lại đòi hỏi các nguồn sáng có nhiệt độ màu lớn.
Biểu đồ Kruithof (Hình 10.9) cho quan hệ giữa nhiệt độ màu và độ rọi yêu cầu để đạt được
môi trường ánh sáng tiện nghi trong nội thất.
ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

175

Giáo trình cung cấp điện

10.4.5. Chỉ số hoàn màu

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Hình 10.9. Biểu đồ Kruithof

Chất lượng cao của ánh sáng thể hiện ở chất lượng nhìn màu, nghóa là khả năng phân biệt
chính xác các màu sắc trong ánh sáng.
Để đánh giá khả năng hoàn màu của đèn so với nguồn sáng chuẩn thường sử dụng chỉ số
hoàn màu (CRI – Color Rendering Index).
Chỉ số hoàn màu thay đổi từ 0 đối với ánh sáng đơn sắc, đến 100 đối với ánh sáng trắng. Chỉ
số hoàn màu càng cao thì chất lượng ánh sáng được xem là càng tốt.
Trong kỹ thuật chiếu sáng, thường chia chất lượng ánh sáng làm ba mức độ sau đây:
 IRC  66 - chất lượng kém, dùng trong công nghiệp không đòi hỏi phải phân biệt
màu sắc.
 IRC  85 - chất lượng trung bình, dùng cho các công việc bình thường, khi chất
lượng nhìn màu không thật đặc biệt.
 IRC  95 - chất lượng cao, dùng cho các công việc đặc biệt của đời sống và công
nghiệp.
10.5. Nguồn chiếu sáng nhân tạo
10.5.1. Bóng đèn
Hiện nay có rất nhiều loại bóng đèn phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Tuy nhiên, ba loại
bóng đèn được sử dụng rộng rãi nhất đó là: bóng đèn nung sáng, bóng đèn phóng điện và bóng
đèn huỳnh quang.
Thường sử dụng các tham số sau đây để đánh giá các loại bóng đèn và ánh sáng do chúng
phát ra:



Công suất đơn vò (W)



Hiệu suất sáng, đo bằng tỷ số giữa quang thông do đèn phát ra và công suất điện tiêu
thụ, đơn vò là lumen/oat (lm/W).



Nhiệt độ màu Tm’ (0K) dùng để đánh giá mức độ tiện nghi môi trường sáng.



Chỉ số hoàn màu CRI, cho biết chất lượng ánh sáng, đánh giá theo sự cảm thụ chính
xác các màu sắc.



Tuổi thọ của bóng đèn.

ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

176


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

1. Bóng đèn nung sáng
Cấu tạo đèn nung sáng thể hiện ở Hình 10.10.

Hình 10.10. Cấu tạo bóng đèn nung sáng

Đèn nung sáng có tim là nguồn sáng thông dụng nhất trong chiếu sáng dân dụng. Ánh sáng
phát ra bởi bóng đèn nung sáng từ tim đèn được đốt nóng bởi dòng điện đi qua nó. Tim đèn
thường làm bằng tungstene và được đặt trong một bóng thuỷ tinh chứa đầy khí trơ (azôt, argon,
krypton) ở áp suất nhỏ. Khí trơ có tác dụng giảm bớt áp suất trong và ngoài bóng đèn và giảm sự
bốc hơi của tim đèn, phía dưới đèn có đuôi đèn để lắp bóng đèn vào lưới điện.
Hạn chế của loại đèn này là tuổi thọ ngắn và hiệu suất sáng thấp. Đèn nung sáng được sử
dụng cho chiếu sáng dân dụng, trang trí và thương mại. Hiệu suất sáng thay đổi tuỳ theo công
suất đơn vò và loại tim đèn, nhưng có giá trò trong khoảng từ 15 đến 25lm/W.
Tuy nhiên, đèn nung sáng sản sinh ánh sáng ấm, có chỉ số hoàn màu cao và không yêu cầu sử
dụng kèm với cuộn chấn lưu. Đèn nung sáng còn có thể điều chỉnh độ sáng bằng thiết bò tương
đối đơn giản, có nhiều loại hình dạng khác nhau và do kích thước nhỏ nên thường được sử dụng
trong chiếu sáng trang trí nội thất.
2. Bóng đèn phóng điện HID

Hình 10.11. Cấu tạo bóng phóng điện

Bóng đèn phóng điện có cấu tạo gồm một ống thuỷ tinh bên trong có hai điện cực Anode (A)
và Catode (K), và một loại hơi kim loại.
Khi đặt một điện thế cao giữa hai điện cực, sẽ tạo thành một dải sáng dọc ống: đó là dòng hồ
quang phóng điện, nhưng là một dải đơn sắc thường ở vùng cực tím, chưa phải là ánh sáng.
Để tạo ra ánh sáng cần phải có hơi kim loại. Tuỳ theo loại hơi kim loại mà có các loại đèn
phóng điện khác nhau.

ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

177


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Thực nghiệm cho thấy, muốn đạt được phóng điện tạo ra ánh sáng cần:


Tạo điện áp đủ lớn giữa hai điện cực để mồi đèn;



Giảm điện áp để giữ ánh sáng ổn đònh và không làm hỏng đèn.

Các loại đèn phóng điện thường có công suất cao nên thường được dùng ở những nơi cần ánh
sáng rộng, phù hợp kinh tế.
a. Bóng đèn hơi natri

Hình 10.12. Cấu tạo bóng đèn hơi natri

Đèn hơi natri được chia làm hai loại: loại áp suất thấp và loại áp suất cao.


Đèn hơi natri áp suất thấp: có ánh sáng vàng – cam. Đèn hơi natri áp suất thấp được
dùng nhiều trong chiếu sáng các loại đường giao thông: xa lộ, đường cao tốc, đường
hầm, các bãi đậu xe lớn …



Đèn hơi natri áp suất cao: có ánh sáng trắng. Đèn hơi natri áp suất cao thường dùng
cho chiếu sáng các khu vực cần vận chuyển, các đòa điểm công nghiệp, cầu tàu, bến
bãi, các trung tâm thương mại, sân thể thao, bên trong các toà nhà hay các xưởng
công nghiệp nặng.

b. Bóng đèn hơi thuỷ ngân cao áp

Hình 10.13. Cấu tạo bóng đèn hơi thủy ngân cao áp
ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

178


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Đèn thuỷ ngân cao áp là loại đèn phóng điện được chế tạo đầu tiên, nhằm đáp ứng yêu cầu
cần có loại đèn có hiệu suất cao, kích thước nhỏ và công suất đơn vò lớn. Khi mới được chế tạo,
nhược điểm chính của loại đèn này là chỉ số hoàn màu thấp. Tuy nhiên, cùng với sự xuất hiện
của đèn thuỷ ngân cao áp có vách trong của bóng được phủ một lớp phosphor, màu sắc trở nên
trắng hơn và được cải thiện rất nhiều.

Đèn thuỷ ngân cao áp có hai loại:


Loại dùng thêm chấn lưu, khi lặp đặt phải có chấn lưu riêng tuỳ theo điện thế và công
suất của mỗi loại bóng. Loại này bắt sáng rất chậm nhưng rất ổn đònh.



Loại không cần chấn lưu vì bên trong bóng được mắc nối tiếp ống phóng điện với một
tim sợi đốt Wolfram phát sáng khi đốt nóng. Loại này bắt sáng nhanh nhưng khi nóng
lên, bóng hay bò tắt, nguội bóng mới bật sáng lên lại. Bóng nối trực tiếp vào lưới điện.

Tuổi thọ của đèn thuỷ ngân cao áp trung bình vào khoảng 24000 giờ cho hầu hết các đèn
công suất lớn. Tuy nhiên, do quang thông đèn giảm nhanh theo thời gian nên trong thực tế thời
gian vận hành đèn thường ngắn hơn. Hiệu suất sáng vào khoảng từ 40 đến 60lm/W và đèn có
công suất đơn vò càng lớn thì hiệu suất sáng càng cao.
Cũng như hầu hết các loại đèn phóng điện khác, đèn thuỷ ngân cao áp không thể khởi động
tức thời. Thời gian khởi động ngắn, tuy nhiên cần vào khoảng 47 phút để đạt công suất sáng cực
đại và điều này còn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh.
Đèn hơi thủy ngân cao áp được khuyến khích dùng chiếu sáng cho các toà nhà có yêu cầu
dùng nhiều đèn: nhà hát, khách sạn, các phòng công cộng. Ngoài ra người ta còn ứng dụng để
chiếu sáng bên ngoài các toà nhà, các khu vực dành riêng cho người đi bộ, quảng trường, vườn
hoa…
c. Bóng đèn Metal Halide

Hình 10.14. Cấu tạo bóng đèn Metal Halide

Đèn Metal Halide có cấu tạo tương tự như đèn thuỷ ngân cao áp nhưng có thêm vào một vài
phần tử kim loại trong ống phóng điện. Các ưu điểm chủ yếu của việc thay đổi này là gia tăng
hiệu suất sáng từ 60 đến 100lm/W và cải thiện chỉ số hoàn màu tới mức đạt yêu cầu chiếu sáng

ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

179


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

cho các khu thương mại. Việc điều khiển ánh sáng của đèn Metal Halide cũng dễ dàng và chính
xác hơn so với đèn thuỷ ngân cao áp do ánh sáng được phát ra từ một ống phóng khí nhỏ, mà
không phải toàn vỏ bọc của đèn.
Nhược điểm của đèn Metal Halide là tuổi thọ ngắn (từ 12000 đến 20000 giờ) so với đèn thuỷ
ngân và đèn sodium cao áp. Thời gian khởi động của đèn Metal Halide cũng gần như đèn thuỷ
ngân cao áp. Sự bật sáng lại, sau khi sự sụt giảm điện áp làm tắt đèn, về căn bản là lâu hơn vào
khoảng 10 đến 12 phút, tuỳ thuộc vào thời gian làm nguội đèn.
d. Bóng đèn hơi Sodium
Đèn hơi sodium có 2 loại
 Bóng đèn hơi Sodium áp suất cao: Vào thập niên 70 sự gia tăng giá năng lượng đã đặt ra
tầm quan trọng của việc nâng cao hiệu suất đèn, đèn sodium cao áp (được triển khai vào
năm1960) đã có các ứng dụng rất rộng rãi. Với hiệu suất sáng vào khoảng từ 80 đến 140lm/W,
các đèn này có hiệu suất sáng gấp 7 lần bóng đèn nung sáng có cùng công suất và gấp đôi so với
một vài loại đèn thuỷ ngân và đèn huỳnh quang. Hiệu suất sáng không chỉ là ưu điểm duy nhất
của loại đèn này. Đèn Sodium cao áp còn có tuổi thọ cao nhất 24000 giờ, và có các đặc tính duy
trì quang thông tốt nhất so với tất cả các loại đèn phóng điện. Màu chủ yếu của đèn sodium cao
áp là màu vàng. Đây là màu lý tưởng cho hầu hết các ứng dụng chiếu sáng công nghiệp và ngoài
nhà.
 Bóng đèn hơi Sodium áp suất thấp: Đèn sodium hạ áp có hiệu suất sáng ban đầu cao nhất

trong tất cả các đèn phóng điện có trên thò trường ngày nay vào khoảng từ 100 đến 180 lm/W.
Mặc dù vậy, do hầu hết các đèn sodium hạ áp đều có phần sắc vàng trong phổ nhìn thấy nên có
chỉ số hoàn màu rất thấp. Ngoài ra, việc điều khiển ánh sáng đèn loại này cũng khó khăn hơn
các đèn phóng điện khác do kích thước lớn của ống phóng điện. Tuổi thọ trung bình của đèn
sodium hạ áp vào khoảng 18000 giờ.

Hình 10.15. Cấu tạo bóng đèn Sodium cao áp

Hình 10.16. Cấu tạo bóng đèn Sodium hạ áp

3. Bóng đèn huỳnh quang
Nguyên tắc phát sáng của đèn huỳnh quang cũng theo nguyên lý của đèn phóng điện.
Đèn huỳnh quang sản sinh ánh sáng bằng cách tác động lên lớp phosphor được lựa chọn bọc ở
mặt trong của thành ống với năng lượng của tia cực tím, được sản sinh bởi phóng điện hơi thuỷ
ngân. Màu của ánh sáng phát ra phụ thuộc lượng và chất huỳnh quang và áp suất trong ống. Do

ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

180


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

các đặc tính của sự phóng điện trong chất khí nên cuộn chấn lưu cần được sử dụng để khởi động
và vận hành đèn huỳnh quang.
Tuỳ theo chế độ bật sáng đèn huỳnh quang được chia làm 2 loại:



Loại bật sáng bằng tắcte (Stater) và cấp điện bằng chấn lưu (Ballast) thường



Loại bật sáng tức thời không cần đốt nóng trước.

Hình 10.17. Cấu tạo bóng đèn huỳnh quang

Các ưu điểm của bóng đèn huỳnh quang bao gồm việc gia tăng hiệu suất sáng và có tuổi thọ
dài hơn đèn nung sáng. Hiệu suất sáng của đèn huỳnh quang vào khoảng từ 45 đến 90 lm/W. Do
có độ sáng thấp của bề mặt phát sáng và ít phát nhiệt nên đèn huỳnh quang là loại đèn lý tưởng
để chiếu sáng cho khu vực văn phòng, trường học, các nơi mà vấn đề phát nhiệt và tiện nghi nhìn
là quan trọng.
Các nhược điểm của đèn huỳnh quang là kích thước lớn, khó điều khiển ánh sáng, quang
thông và điều kiện vận hành phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh.
4. Những loại bóng đèn mới
a. Bóng đèn Halogen
Đây là bóng đèn nung sáng chứa hơi halogen, cho phép nâng cao nhiệt độ nung sáng của tim
đèn, nhờ đó nâng cao chất lượng ánh sáng mà giảm được sự bốc hơi tim đèn tungstene làm đen
dần bóng đèn. So với đèn nung sáng bình thường, bóng đèn hallogen có những ưu điểm hơn.

Hình 10.18. Cấu tạo bóng đèn huỳnh quang
ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

181

Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

b. Bóng đèn compacte
Đây là một dạng mới của bóng đèn huỳnh quang, có cấu tạo và nguyên lý hoạt động giống
như đèn huỳnh quang. Tuy nhiên, kích thước bóng nhỏ hơn, khả năng sinh nhiệt thấp, công suất
tiêu thụ nhỏ hơn.

Hình 10.19.Đèn compact

c. Bóng đèn cảm ứng điện từ
Đây là loại bóng đèn thế hệ mới nhất, dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, không có tim đèn,
với ưu điểm nổi bật về tuổi thọ (lên tới 60000 giờ).
10.5.2. Thông số kỹ thuật và phạm vi ứng dụng của các loại bóng đèn
Thông số kỹ thuật của các loại bóng đèn trình bày ở Bảng 10.1 và phạm vi ứng dụng của các
loại bóng đèn trình bày ở Bảng 10.2.
10.5.3. Đèn chiếu sáng
Đèn chiếu sáng bao gồm bóng đèn và các phụ tùng đi theo đèn.
1. Đường cong phân bố cường độ sáng
Đường cong phân bố cường độ sáng là đường cong biểu diễn cường độ sáng theo mọi hướng
trong không gian.
Đường cong phân bố cường độ sáng của đèn phát sáng điểm (bóng đèn nung sáng) được biểu
diễn trên một mặt phẳng chứa trục xoay của đèn. Đối với đèn dùng bóng đèn có dạng ống (bóng
đèn huỳnh quang), đường cong này được lập trên hai mặt phẳng vuông góc với đèn, theo phương
dọc và theo phương ngang.
Bảng 10.4 trình bày đường cong phân bố cường độ sáng của một số loại đèn thông dụng.
2. Các kiểu chiếu sáng
Theo phân bố quang thông của đèn trong không gian, thường chia thành năm kiểu chiếu sáng

như sau (Bảng 10.3):
a. Kiểu chiếu sáng trực tiếp:khi có trên 90% quang thông do đèn bức xạ hướng xuống phía
dưới.
 Trực tiếp hẹp khi quang thông tập trung chính vào mặt phẳng làm việc, khi đó các
tường bên đều bò tối.
 Trực tiếp rộng khi quang thông phân bố rộng hơn trong nửa không gian phía dưới, khi
đó các tường bên cũng được chiếu sáng.
ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

182


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Kiểu chiếu sáng nửa trực tiếp khi có từ 60 đến 90% quang thông bức xạ hướng xuống phía
dưới. Khi đó các tường bên và cả trần cũng được chiếu sáng, bóng tối giảm đi. Môi trường sáng
trong trường hợp này sẽ tiện nghi hơn. Kiểu chiếu sáng này thích hợp trong các nhà văn phòng,
nhà ở, phòng trà, phòng ăn.
b. Kiểu chiếu sáng hỗn hợp: khi có từ 40 đến 60% quang thông bức xạ hướng xuống dưới. Khi
đó các tường bên, đặc biệt là trần được chiếu sáng nhiều hơn.
Các kiểu hỗn hợp thường được áp dụng trong không gian có trần và tường phản xạ mạnh ánh
sáng.
c. Kiểu chiếu sáng nửa gián tiếp: khi có từ 10 đến 40% quang thông bức xạ hướng xuống phía
dưới.
d. Kiểu chiếu sáng gián tiếp: khi có trên 90% quang thông bức xạ hướng lên phía trên.
Khi áp dụng các kiểu chiếu sáng gián tiếp và nửa gián tiếp sẽ được một không gian chiếu

sáng khuếch tán hoàn toàn hoặc một phần, vì thế môi trường sáng càng đạt được tiện nghi cao
hơn. Hai kiểu chiếu sáng này thường sử dụng cho các phòng khán giả, các nhà hàng, nhà ăn …
3. Hiệu suất chiếu sáng của đèn
Hiệu suất chiếu sáng của đèn là tỷ số (theo phần trăm) giữa quang thông thoát ra khỏi đèn và
quang thông do đèn bức xạ ra, ký hiệu 


Fd
.100 %
Fb

(10.10)

Ở đây: Fb là quang thông bức xạ của bóng đèn; Fd là quang thông thoát ra khỏi đèn.
10.6. Kỹ thuật chiếu sáng nội thất
10.6.1. Các bài toán trong kỹ thuật chiếu sáng nội thất
Kỹ thuật chiếu sáng nội thất nhằm đạt được sự phân bố ánh sáng tiện nghi phù hợp với yêu
cầu sử dụng của nội thất.
Một phương án bố trí đèn có thể gây chói loá, mất tiện nghi cho người làm việc trong phòng
hay không phụ thuộc vào các yếu tố sau đây:


Chức năng sử dụng của phòng



Độ rọi yêu cầu trên mặt phẳng làm việc



Vò trí của đèn trong trường nhìn của một người quan sát



Độ chói của đèn dưới các góc quan sát khác nhau

Một phương án thiết kế chiếu sáng nội thất hoàn hảo phải giải quyết tốt 3 bài toán cơ bản sau
đây:


Bài toán công năng: bài toán này nhằm đảm bảo đủ tiêu chuẩn độ rọi trên mặt phẳng
làm việc cho các công việc cụ thể, phù hợp với chức năng nội thất. Đây là bài toán
thiên về kỹ thuật chiếu sáng.



Bài toán nghệ thuật kiến trúc: bài toán này đòi hỏi người thiết kế phải kết hợp khéo
léo ánh sáng với không gian, hình dạng, trang trí điêu khắc và màu sắc nội thất, với
tâm sinh lý con người để tạo nên hiệu quả nghệ thuật hài hoà, tức là nhằm tạo được
một ấn tượng thẩm mỹ của nghệ thuật kiến trúc và các vật trưng bày trong nội thất.



Bài toán kinh tế: bài toán này nhằm xác đònh các phương án tối ưu thoả mãn cả công
năng, nghệ thuật kiến trúc, vốn đầu tư và chi phí vận hành.

ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

183


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Bảng 10.1. Thông số các loại bóng đèn
Bóng đèn nung sáng tiêu chuẩn điện áp 220V
Công suất đèn W
Quang thông Lm
Chiều dài mm
Đế đèn
Bóng đèn Krypton

25
230

40
430

60
730
105
E 27

75
960

100

1380

Công suất đèn W
25
40
Quang thông Lm
235
475
Chiều dài mm
88
88
Đế đèn
Bóng đèn huỳnh quang tiêu chuẩn

60
800
88
E27

75
1030
96

100
1500
96

150
200
300

500
2220
3150
5000
8400
118
160
189
240
E 27, 40
E 40
Bóng đèn hình ống

60
120
35
60
420
840
240
420
500
1000
300
500
2xS14s
1xS14d
Bóng đèn huỳnh quang 3 hàng

Công suất của

Quang thông, lm
Đèn
Cuộn dây Chiều dài nh sáng nh sáng nh sáng
(mm)
W
W
trắng
trắng nhẹ màu ấm
20
5
590
1050
1200
40
10
1200
2500
3200
65
13
150
4000
5100
Bóng đèn huỳnh quang compact với ballast ở trong
Hình xuyến đế đèn loại E 27
Công
Đường
Quang
suất
kính

thông Lm
W
mm
12
18
24

700
1000
1450

1200
3200
5100

35
220
300

Quang thông, lm
nh sáng
ban ngày

nh sáng
trắng

nh sáng
màu ấm

Công suất

của đèn
W

1300
3250
5200

1450
3450
5400

1450
3450
5400

18
36
58

Hình tròn (lăng trụ) đế đèn: E27
Chiều
cao
mm

Công
suất
W
9
13
18

25

100
100
100

165
165
216

Hình chữ U (đế đèn :G13)

Chiều
Quang
Đường
cao
thông lm
kính mm
mm
425
148
72
600
158
72
900
168
72
1200
178

72

Bóng đèn hơi thủy ngân cao áp
Công suất, W
50
80
Quang thông , Lm 1800
3800
Chiều dài , mm
130
156
Đế đèn
E 27
Bóng đèn hơi sodium cao áp
Công
Suất
W

Quang thông Lm

125
6300
156

250
13000
226

Hình ellip Hình ống Hình ellip Hình ống

5.600 6.500
95.000 10.000
15.500 17.000
25.000 25.500
47.000 48.000
120.000 130.000
Kiểu bố trí: bất kỳ, đế đèn: E40
Đèn hơi sodium hạ áp
70
100
150
250

Công suất đèn, W
Quang thông, Lm
Chiều dài, mm
Kiểu bố trí

156
186
226
226
290
400

156
211
211
257
285

400

135

Công
suất
W
75
150
250
360
1.000
2.000
3.500

18

35

55

1.800

4.800

8.000

216

310

425

528

775

1.120

h 150

h110

h110

p20

p20

p20

ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

90

Đường
Công
Chiều
Quang
Kính

suất
cao
thông Lm
mm
W
mm
5
250
82
27
7
400
112
27
9
600
144
27
11
900
212
27
Bóng đèn thủy ngân ballast tự thân

400
700
1000
160
22000 40000 58000
3100

290
330
390
177
E 40
E 27
Bóng đèn Metal Halide

Chiều dài mm

1000
18800
274

Quang thông
Lm
5.000
11.250
20.000
25.000
90.000
170.000
300.000
Kiểu bố trí

Chiều
dài
mm
114
132

163
206
260
490
490

250
5600
226

500
14000
275
E 40

1000
32500
315

Đế đèn

Kiểu bố trí

R73
R7s
Fc2
Fc2
Fc2
E40
E40

p45
p45
p45
p45
p45
p60
p60

180

13.500 22.500 33.000

www.quyenhuyanh.com

184


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Bảng 10.2. Phạm vi ứng dụng của các loại bóng đèn
Loại đèn
Phạm vi ứng dụng

Metal
Halide

Chiếu sáng trong nhà

Dệt, giấy, công nghiệp len và da thuộc
Công nghiệp điện, cơ khí chính xác
Công nghiệp xe hơi, cơ khí chế tạo máy
Hoá học, công nghiệp nhựa
Khuôn đúc, luyện kim, nhà máy xi măng
Nhà máy nhiệt điện
Xưởng in
Văn phòng lớn, phòng thính giả
Cửa hàng, siêu thò
Phòng chờ xe
Phòng triển lãm, phòng trưng bày
Chiếu sáng ngoài trời, đường phố
Đường đặc trưng, khu dạo bộ
Lối thoát chính, đường cao tốc
Quảng trường, cầu
Đường ngầm, chân cầu
Khu qua đường
Giao lộ
Kênh, chốt
Đường đua
Đường nông thôn
Chiếu sáng sân bay
Khu công nghiệp
Kho, bãi đổ xe
Cầu tàu và bến tàu
Hầm mỏ, kho chứa than
Công trình
Sân vận động, đèn pha
Chiếu sáng cao tốc, bia tưởng niệm
Chiếu sáng công viên, bãi cỏ















Thuỷ
ngân cao
áp













Sodium
cao áp

Natri
cao áp










Natri hạ
áp











Sodium

hạ áp










































































10.6.2. Các thuật chiếu sáng nội thất
a. Phân bố độ chói hợp lý
Đặc điểm của chiếu sáng tự nhiên trước hết là đặc điểm của sự phân bố độ chói trong trường
nhìn của người: thường độ chói giảm dần từ phần bầu trời (cao nhất), chân trời (trung bình) và
mặt đất (thấp nhất). Đem phân bố độ chói này vào nội thất sẽ tạo được cảm giác tự nhiên, quen
thuộc, yên tónh rất cần thiết cho các phòng làm việc, lớp học, nhà tập luyện và thi đấu thể thao,
bệnh viện.v.v.
Đối với những không gian có yêu cầu độ rọi cao (từ 700 đến 1200lx) có thể tạo ra một trần
sáng. Khi đó, sẽ gây được cảm giác chan hoà ánh sáng, không khí trang trọng và nghi lễ. Khi áp
dụng trong chiếu sáng công nghiệp có thể loại bỏ được cảm giác nặng nề của kết cấu mái. p
dụng giải pháp này cho các công trình ngầm (như mêtro, đường ngầm…) cũng đạt hiệu quả tương
tự.
Nhưng khi áp dụng phương thức chiếu sáng này trong các sảnh nhà công cộng, phòng khán
giả sẽ làm mất đi khả năng cảm nhận những nét điêu khắc gợi cảm của tạo hoá trên khuôn mặt
ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

185


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

con người. Để khắc phục tình trạng này, có thể bố trí thêm các nguồn điểm có độ chói cao sắp
xếp theo một nhòp điệu xác đònh.
Bảng 10.3. Các kiểu chiếu sáng
Kiểu chiếu sáng

%chiếu lên trên

% chiếu xuống dưới

Trực tiếp

0 – 10%

100 – 90%

Nửa trực tiếp

10 – 40%

90 – 60%

Hỗn hợp

40 – 60%

60 – 40%

Hỗn hợp khuếch tán

40 – 60%

60 – 40%

Nửa gián tiếp

60 – 90%

40 – 10%

Gián tiếp

90 – 100%

10 – 0%

Đường phân bố

b. Chiếu sáng theo hướng phù hợp
Một đặc điểm có ý nghóa quan trọng của ánh sáng tự nhiên là tính đònh hướng của nó: ánh
sáng luôn tới từ phía trên. Bởi vậy, nếu nội thất được chiếu sáng từ trên xuống sẽ tạo được cảm
giác tự nhiên. Theo các chuyên gia ánh sáng, nên chiếu ánh sáng từ trên xuống, tạo thành góc

nghiêng từ 450 đến 600 so với mặt phẳng ngang.
Nhờ tính có hướng, ánh sáng sẽ tạo ra các nhòp điệu sáng tối trên mọi vật. Độ chói đồng đều
trên vỏ (hoặc vòm) làm mất đi sức biểu hiện gợi cảm của chúng và độ sâu của không gian.
Muốn tạo được sự liên tưởng chúng với bầu trời, cần thiết kế sao cho độ chói của nó tăng dần từ
chân tới đỉnh.
c. Tạo độ tương phản cần thiết
Độ tương phản ánh sáng không chỉ là một yếu tố cần thiết để phân biệt chi tiết mà còn thuộc
phạm trù thẩm mỹ. Trong nội thất, nên sử dụng ánh sáng sao cho tạo tỷ lệ sáng tối tương tự như
tỷ lệ quen thuộc trong tự nhiên của đòa phương mình.
Giải pháp “hiệu quả sân khấu” thích hợp cho các phòng thi đấu thể thao: độ rọi cao nhất ở
sàn đấu, nhỏ nhất ở khán đài. Sự phân bố không đều độ chói cũng được áp dụng cho các phòng
triển lãm, nhà bảo tàng, nhà hát,…. Khi đó, phải bảo đảm độ rọi tốt nhất ở khu vực trưng bày, ở
sân khấu, còn ở vùng người xem độ rọi phải nhỏ để đạt được sự thích ứng của thò giác. Khi muốn
nhấn mạnh chất liệu, chi tiết trang trí, nên dùng ánh sáng trượt trên bề mặt vật liệu đó.

ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

186


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Bảng 10.4. Đặc tuyến phân bố cường độ sáng một số đèn thông dụng
Đặc tuyến phân bố
cường độ sáng với đèn
có quang thông chuẩn

1000Lm

Hệ số phản xạ
Trần
Tường
Sàn

0.8
0.5
0.3
0.3 0.1 0.3 0.1

Chỉ
số
phòng

Các loại đèn
0.5

0.5
0.3 0.1

0.3
0.3 0.1

0.3
0.3
0.1

Hệ số sử dụng (%)

0.6

61

58

54

52

59

57

53

51

51

1.0

80

75

73

36

76

73

70

68

67

1.5

95

86

88

82

90

84

84

80

79

2.0

102 91

96

87

95

89

91

86

84

3.0

111 97

106

95

103

95

99

92

91

5.0

119 102 115 100 109

98

106

97

96

Chỉ
số
phòng
0.6

Ghi chú

LB

Choá
phản chiếu

Chùm
sáng hẹp
Choá phản
chiếu
Đèn đơn

60

80

75
Choá tròn

65
Hệ số sử dụng (%)
52

49

43

42

49

48

Choá phẳng

42

41

41

1.0

73

67

64

60

69

65

61

59

58

1.5

89

81

81

75

83

78

77

73

72

2.0

97

86

89

81

90

83

84

79

78

3.0

107 94

101

90

99

91

94

88

86

5.0

116 100 111

97

106

96

102

94

93

Chỉ
số
phòng
0.6

41

39

31

30

37

35

29

28

27

1.0

59

55

49

46

52

50

44

43

41

1.5

74

67

64

60

66

61

58

55

52

2.0

83

74

73

67

73

68

66

62

59

3.0

95

83

87

77

83

76

77

71

68

5.0

106 91

99

86

91

83

87

80

76

Hệ số sử dụng (%)

Chỉ
số
phòng

Hệ số sử dụng (%)

0.6

36

34

27

26

29

28

23

22

19

1.0

52

48

43

40

41

39

35

33

29

1.5

65

59

56

52

52

49

45

43

38

2.0

74

66

65

59

58

54

52

49

43

3.0

84

74

77

68

66

61

61

57

50

5.0

94

81

88

77

74

67

70

64

56

Chỉ
số
phòng

45
Choá phẳng có
vách ngăn cách
Choá phản
chiếu nhiều đèn

75

Choá kính
trắng đục

50

Bộ đèn kiễu
lăng trụ

65

Đèn bóng
thũy tinh

70

Phân bố ánh
sáng tự do

90

Màng
Laminate

82

Kính trắng đục

80

Trắng rộng

70

Hệ số sử dụng (%)

0.6

15

15

9

10

11

12

6

8

5

1.0

28

27

20

19

18

19

13

13

8

ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

Kiểu choá
đèn

www.quyenhuyanh.com

187


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh
1.5

41

39

31

30

26

25

20

19

13

2.0

51

48

41

40

32

30

26

25

16

3.0

65

58

55

52

39

37

34

32

20

5.0

77

68

70

63

45

43

42

39

24

Trắng hẹp

50

10.7. Kỹ thuật chiếu sáng công nghiệp
10.7.1. Các khái niệm trong chiếu sáng công nghiệp
1. Hiện trường
Hiện trường là tình trạng, vò trí của một mặt bằng làm việc, nơi trực tiếp diễn ra lao động sản
xuất, tạo sản phẩm cho xã hội. Hiện trường công nghiệp có thể chia làm 2 loại:
a. Loại trần thấp
Đây là các nhà xưởng có độ cao của trần đến mặt sàn nhỏ hơn 6m. Trường hợp này, thường
dùng các bộ đèn HID có công suất đơn vò nhỏ hay trung bình và có đường cong phân bố cường độ

sáng kiểu rộng. Điều này cho phép khoảng cách giữa 2 đèn bằng hay lớn hơn chiều cao treo đèn
tính toán. Trường hợp này, để tránh chói đôi lúc phải dùng choá.
b. Loại trần cao
Đây là các nhà xưởng có độ cao từ trần đến sàn trên 6m. Trường hợp này thường dùng các bộ
đèn HID có công suất đơn vò lớn, có đường cong phân bố cường độ sáng kiểu trung bình và hẹp.
Đèn được treo cao và khoảng cách giữa hai bộ đèn khoảng (0,8  1,5) chiều cao treo đèn tính
toán.
2. Môi trường
Môi trường công nghiệp có thể được chia làm các loại như sau:
a. Môi trường bình thường
Đây là môi trường có ít bụi, nhiệt độ môi trường trung bình khoảng 400C. Các bộ đèn có thể
treo từ thấp đến cao và các dãy đèn có thể bố trí theo hàng ngang hay hàng dọc. Ở đây, có thể
diễn ra những hoạt động phức tạp và nặng nề. Do đó, độ rọi cần đạt mức cao, màu sắc và độ
tương phản cũng đóng vai trò rất quan trọng.
b. Môi trường nặng
Đây là môi trường có bụi bẩn ở mức trung bình, độ ẩm cao cùng với sự tồn tại của những
rung động, hệ số phản xạ thấp, nhiệt độ môi trường có thể lên tới trên 400C. Các bộ đèn có thể
được treo cao hơn ở những khu vực sản xuất nặng, cũng có thể treo thấp hơn tại những khu vực
tiến hành các hoạt động kiểm tra và hoàn thiện sản phẩm. Trong môi trường nặng, công việc
thường được tiến hành trên mặt thẳng đứng cũng như yêu cầu về chiếu sáng cho những đối
tượng 3 chiều.
Các bộ đèn huỳnh quang cần có những máng treo chắc chắn và có độ phản xạ cao để thuận
tiện cho việc treo đèn và đònh hướng ánh sáng tới mặt phẳng làm việc.
Các bộ đèn HID được lựa chọn chuyên biệt và các phụ kiện có thể được yêu cầu lắp đặt riêng
để chòu được các tác động của môi trường.
c. Môi trường đặc biệt
Đây là môi trường đòi hỏi sự xem xét đặc biệt vì tính chất của môi trường xung quanh và
những hoạt động diễn ra trong khu vực làm việc. Tuy môi trường này không phải là môi trường
nguy hiểm nhưng cần phải lựa chọn và lắp đặt các đèn chiếu sáng chuyên dùng.
Đặc trưng của môi trường này là các nhà máy sản xuất thực phẩm, sản xuất giấy, phòng X

quang, phòng vô trùng …

ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

188


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

d. Môi trường nguy hiểm
Đây là môi trường tồn tại những chất khí, chất lỏng hay bụi bẩn lơ lửng trong không khí và rất
có thể chúng sẽ bắt cháy khi tồn tại với số lượng lớn. Đăïc trưng của môi trường này là các ngành
thuộc công nghiệp dầu mỏ, khai khoáng, chế biến gỗ…
10.7.2. Các yêu cầu của chiếu sáng công nghiệp
1. Phù hợp với môi trường làm việc
Một trong những vấn đề quan trọng của thiết kế chiếu sáng là sự phân tích chi tiết môi trường
bên trong của không gian công nghiệp. Những phần tử chức năng tác động đến thiết kế chiếu
sáng và ảnh hưởng đến kết quả nhận được bao gồm: chiều cao trần nhà, độ bóng bề mặt phòng,
những cửa sổ, ánh sáng mặt trời và cấu trúc hình học của khu vực cần chiếu sáng.
Những điều kiện như: bụi và chất bẩn, hơi nước, những vò trí ẩm ướt, khu vực có đài phun
nước. Những vùng có sâu bọ - côn trùng, khu vực có thể xảy ra những rung động, va chạm bất
ngờ, những khu vực đặc biệt như: chế biến thực phẩm… có ý nghóa quan trọng trong việc lựa chọn
các loại đèn thích hợp.
2. Tính tiện nghi cao
Hệ thống chiếu sáng có ảnh hưởng trực tiếp đến tâm lý người lao động. Nếu chiếu sáng đạt
được mức tiện nghi cao thì sẽ dẫn đến:

 Tăng năng suất lao động
 Giảm phế phẩm
 Giảm tần số xuất hiện tai nạn lao động
 Tạo điều kiện tốt cho việc đảm bảo các điều kiện vệ sinh, sức khỏe chung
Để đạt được mức tiện nghi cao, hệ thống chiếu sáng cần đảm bảo:
 Độ rọi trên toàn mặt phẳng làm việc phải đạt giá trò tối thiểu theo yêu cầu
 Màu sắc ánh sáng phải phù hợp với tính chất công việc
 Không gây chói
3. Tính mềm dẻo của hệ thống chiếu sáng
Hiện nay, trong môi trường công nghiệp, lao động sản xuất ngày càng phát triển, để hoạt
động sản xuất được phù hợp thì việc mở rộng nhà xưởng, tái bố trí lại các dây chuyền thiết bò là
điều tất yếu. Khi đó, hệ thống chiếu sáng phải được bố trí lại. Trong trường hợp này, sử dụng hệ
thống dây cấp điện mềm dẻo và có dự trữ tỏ ra đặc biệt hiệu quả, mặt khác cũng giảm được chi
phí lắp đặt thêm và tái bố trí đèn trong tương lai.
4. Tính an toàn cao
Tính an toàn thể hiện qua các yếu tố sau:


Cực tiểu hóa thời gian ngưng làm việc



Tránh hiện tượng hoạt nghiệm khi sử dụng đèn huỳnh quang bằng cách bố trí đèn trên
các pha khác nhau (nhất là các bộ đèn có 2 hay 3 bóng) hay có thể sử dụng chấn lưu
điện tử đưa tần số từ 50Hz lên 20.000Hz.



Giảm sự hư hỏng gây nguy hiểm cho người và thiết bò.



Đặt các thiết bò bảo vệ chống rò (ELCB), chống xảy ra chạm chập, cháy nổ cũng như
điện giật.



Phải có hệ thống chiếu sáng sự cố, chiếu sáng khẩn cấp khi xảy ra hỏa hoạn hoặc

ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

189


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

thiếu nguồn. Hệ thống này phải đảm bảo chiếu sáng các bảng chỉ dẫn và các lối thoát
hiểm, thậm chí cả trong môi trường có khói.
5. Yêu cầu về lắp đặt và bảo trì
Yêu cầu này rất quan trọng trong việc lựa chọn phương án chiếu sáng công nghiệp, lựa chọn
thiết bò và bố trí các bộ đèn phải đảm bảo không gặp khó khăn khi lắp đặt và bảo trì.
Trong nhiều trường hợp, các bộ đèn chiếu sáng công nghiệp treo rất cao, trực tiếp trên các cỗ
máy hay ở những vò trí đòi hỏi các thiết bò đặc biệt để có thể vươn tới các bộ đèn. Khi lựa chọn
các bộ đèn cần cực tiểu hóa việc thi công, lắp đặt bảo trì.
Các đèn lắp đặt cần chọn loại tốt, tuổi thọ cao, các dây dẫn kiểu môđun đấu nhanh. Với việc
sử dụng các kiểu nối này, thời gian đấu đèn sẽ giảm nhiều so với cách sử dụng dây cứng, đồng

thời cũng cho phép tái bố trí đèn một cách nhanh chóng dễ dàng.
6. Yêu cầu về tiết kiệm điện
Chiếu sáng công nghiệp là một trong những nguồn năng lượng chính trong sản xuất công
nghiệp. Do đó, việc lựa chọn hợp lý các bộ đèn sẽ giảm được chi phí vận hành.
Các chỉ tiêu thiết kế được xem xét là giá tiền điện tại đòa phương, thời lượng sử dụng ánh
sáng trong ngày và khả năng ứng dụng các công nghệ tiết kiệm năng lượng hiện có.
Để tiết kiệm điện năng cần thực hiện các yêu cầu:
 Phân bố đèn hợp lý
 Chọn loại đèn có: hiệu suất phát sáng cao, công suất trên một đơn vò đèn lớn, tuổi thọ
đèn cao
 Tận dụng tối đa ánh sáng tự nhiên
 Nâng cao hệ số công suất đèn như mắc tụ song song với đèn huỳnh quang
Ứng dụng các công nghệ tự động tiên tiến, các hệ thống điều khiển có thể là cảm biến động,
cảm biến ánh sáng ban ngày, các hệ thống điều khiển theo thời gian và các hệ thống điều phối
năng lượng, cho phép vận hành hệ thống chiếu sáng một cách hợp lý nhất cũng như giảm một
cách đáng kể lượng điện năng tiêu thụ. Hiện nay, khi sử dụng các hệ thống tiết kiệm năng lượng
có thể giảm đến 30% lượng điện năng sử dụng.
7. Yêu cầu về chi phí
Chi phí chung của hệ thống chiếu sáng công nghiệp phụ thuộc vào nhiều yếu tố: chi phí vận
hành và bảo trì, điện năng sử dụng cho hệ thống chiếu sáng, chi phí đầu tư mua sắm thiết bò.
Trong ba thành phần trên, chi phí điện năng chiếm tỷ lệ lớn nhất. Vì vậy, việc gia tăng chi phí
không đáng kể để mua các thiết bò tiết kiệm năng lượng thường được hoàn vốn rất nhanh. Việc
sử dụng các bộ đèn tốt có thể gia tăng vốn đầu tư ban đầu nhưng đồng thời mang lại các lợi ích
như: chỉ số hoàn màu cao, đơn giản trong vận hành và bảo trì, chi phí vận hành thấp.
Một điều cần quan tâm là hiệu quả vốn đầu tư được thể hiện qua chất lượng chiếu sáng. Chất
lượng chiếu sáng càng cao thì giúp nâng cao năng suất, giảm tỷ lệ phế phẩm, chất lượng sản
phẩm tốt và gia tăng sự tin cậy của khách hàng. Chất lượng chiếu sáng cao, có thể giảm tỷ lệ
phế phẩm xuống 25%.
10.7.3. Các hệ thống chiếu sáng trong công nghiệp
1. Chiếu sáng chung

Chiếu sáng chung là hình thức chiếu sáng tạo độ rọi đồng đều trên toàn diện tích chiếu sáng
của phân xưởng, bằng cách treo đèn theo một quy luật nhất đònh.

ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

190


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Chiếu sáng chung thường được dùng trong các phân xưởng có diện tích làm việc rộng, có yêu
cầu về độ rọi gần như nhau tại mọi điểm trên bề mặt làm việc. Chiếu sáng chung còn sử dụng
phổ biến tại những nơi mà ở đó quá trình công nghệ không đòi hỏi mắt phải làm việc căng thẳng.
Trong chiếu sáng chung, đèn thường được phân bố theo hai cách:
 Phân bố đều: đèn được phân bố đều để đạt được độ rọi trên toàn diện tích, thường
dùng cho các phân xưởng có thiết bò giống nhau và phân bố đều trên toàn phân
xưởng.
 Phân bố chọn lọc: đèn được bố trí ở những nơi thích hợp để tạo ra ánh sáng có lợi nhất
cho người công nhân vận hành ở các cụm máy tập trung. Cách này thường dùng trong
các phân xưởng có máy móc phân bố không đều hoặc có các máy quá cao gây nên
các khoảng tối trong phân xưởng.
2. Chiếu sáng cục bộ
Chiếu sáng cục bộ là hình thức chiếu sáng cho những nơi cần quan sát chính xác, tỉ mỉ các sản
phẩm khó phân biệt như: vật có kích thước rất nhỏ, vật cần có độ rọi cao mới phân biệt được.
Chiếu sáng cục bộ thường sử dụng các nguồn sáng bổ sung đặt tại các vò trí riêng trong hệ thống
chiếu sáng.

3. Chiếu sáng chung cục bộ
Chiếu sáng chung cục bộ là hình thức chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung kết hợp với
chiếu sáng cục bộ. Hệ thống chiếu sáng chung cục bộ được sử dụng khi đối tượng được chiếu
sáng đòi hỏi độ rọi lớn hơn do hệ thống chiếu sáng chung cung cấp. Ở khu vực này, có thể sử
dụng gia tăng số lượng nguồn sáng, tăng số lượng bóng đèn cho mỗi nguồn sáng hay sử dụng
bóng đèn có công suất cao hơn.
4. Chiếu sáng dự phòng
Chiếu sáng dự phòng dùng để thay thế hệ thống chiếu sáng này bò sự cố. Chiếu sáng dự
phòng cho phép các hoạt động hàng ngày diễn ra một cách bình thường, tuỳ thuộc vào quy cách
thiết kế ban đầu, và vào mức độ hỏng hóc của hệ thống chiếu sáng chung. Khi hệ thống chiếu
sáng dự phòng gặp sự cố phải tự động chuyển qua hệ thống chiếu sáng khẩn cấp.
5. Chiếu sáng khẩn cấp
Chiếu sáng khẩn cấp nhằm đảm bảo cho người dễ dàng thoát ra khỏi đòa điểm xảy ra nguy
hiểm, trong trường hợp hệ thống chiếu sáng bình thường bò sự cố. Hơn nữa, chiếu sáng khẩn cấp
phải thoả đáng để cho phép tiến hành bất kỳ thao tác an toàn cần thiết nào tại hiện trường.
Chiếu sáng khẩn cấp thường tập trung vào các biển báo chỉ hướng và lối thoát hiểm khẩn cấp.
Độ rọi của hệ thống chiếu sáng khẩn cấp thường lớn hơn 10% độ rọi của hệ thống chiếu sáng
bình thường.
Nguồn điện cung cấp cho hệ thống chiếu sáng khẩn cấp phải có khả năng duy trì năng lượng
cung cấp cho tất cả các đèn trong điều kiện bất lợi nhất có thể xảy ra, trong khoảng thời gian cần
thiết để đảm bảo di tản an toàn cho toàn bộ khu vực.
10.7.4. Các thuật chiếu sáng công nghiệp


Để đạt được độ chiếu sáng đồng đều, không nên treo đèn vượt quá độ cao qui đònh bởi
nhà sản xuất. Khi độ đồng đều giảm thì mắt sẽ bò căng thẳng và mỏi mệt.



Khi bố trí đèn hợp lý thì khoảng cách tối đa giữa tường và hàng đèn đầu tiên thường bằng

½ khoảng cách giữa các dãy đèn.



Khi trong phân xưởng có các thiết bò có chiều cao lớn, để chống tạo bóng lên bề mặt làm

ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

191


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

việc có thể sử dụng các hệ thống chiếu sáng bổ sung với các bộ đèn có góc chiếu sáng
rộng để chiếu các mặt phẳng thẳng đứng.


Để giảm độ chói có thể thực hiện các biện pháp như sau:
- Gia tăng độ sáng của trần bằng cách sử dụng bộ đèn có kiểu phân bố ánh sáng kiểu hỗn
hợp.
- Sử dụng các loại choá có kính mờ, có vách ngăn
- Lựa chọn các bộ đèn có công suất đơn vò nhỏ



Khi dùng nguồn sáng là đèn huỳnh quang thì các bộ đèn này cần phải bố trí song song với

dây chuyền sản xuất.



Khi chiếu sáng một vùng, khu vực rộng lớn thì nên dùng bộ đèn công suất lớn và treo cao.



Đối với một số khu vực công nghiệp cần độ rọi cao như khu lắp ráp máy, khu kiểm tra
cần tăng số lượng bộ đèn, số bóng trong một bộ, hay các đèn có công suất lớn để cung
cấp thêm lượng ánh sáng bổ sung.



Lựa chọn các bộ đèn có kiểu thông gió tốt vì nó cho phép cuộn chấn lưu đèn vận hành ở
nhiệt độ thấp hơn, kéo dài được tuổi thọ.



Thường xuyên lau đèn, có thể gia tăng lượng ánh sáng khoảng 20% hoặc hơn và làm tăng
hiệu qủa sử dụng.



Xác đònh chính xác hệ số phản xạ, hệ số mất mát ánh sáng trong thiết kế, nếu không sẽ
gây nên sự sai biệt lớn giữa độ rọi thiết kế và độ rọi thực tế sau khi lắp đặt.

10.8. Các yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế chiếu sáng
Để thiết kế hệ thống chiếu sáng cao cấp cần phải lựa chọn phương thức chiếu sáng thích hợp
cũng như hiểu rõ những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng chiếu sáng như: hệ số mất mát ánh

sáng, độ tương phản, tỷ số độ rọi, mức độ đồng đều, phân bố ánh sáng, bóng và độ chói.
1 Hệ số mất mát ánh sáng (LLF)
Hệ số mất mát ánh sáng được xét đến do tuổi thọ của đèn giảm dần dẫn tới quang thông của
đèn bò suy giảm. Ngoài ra còn phải kể tới các yếu tố khác như: các bộ đèn bò bám bẩn, ảnh
hưởng của các loại ballast khác nhau trên hiệu sáng phát sáng và tuổi thọ của đèn.
2. Độ tương phản
Trong thực tế, mỗi một chi tiết của vật thể được chiếu sáng đều có yêu cầu về độ rọi và màu
sắc khác nhau từ nền của chúng. Khả năng nhận biết tốt nhất khi độ tương phản giữa vật và nền
của nó càng cao. Nếu độ tương phản thấp, có thể khắc phục bằng cách sử dụng hệ thống chiếu
sáng bổ sung.
3. Tỷ số độ rọi
Để mắt được làm việc một cách dễ chòu và hiệu quả thì độ rọi giữa vật được chiếu sáng với
các vật xung quanh phải tương đối đồng đều. Người thường xuyên nhìn vào vật được chiếu sáng
nhưng họ cũng có thể nhìn sang những vật thể khác. Nếu độ rọi không đều, khi thay đổi hướng
nhìn từ vùng sáng đến vùng tối hoặc ngược lại, mắt của người phải thường xuyên điều tiết dẫn
đến sự mệt mỏi, giảm hiệu suất lao động và tai nạn lao động có thể xảy ra. Vì thế các độ rọi
trong trường nhìn phải được kiểm soát một cách cẩn thận.
4. Độ đồng đều
Độ đồng đều của độ rọi đạt được khi độ rọi cực đại không vượt quá 1.6 lần độ rọi trung bình
và độ rọi cực tiểu thì không thấp hơn 1.6 lần độ rọi trung bình.

ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

192


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

E max
 1,6
E avg
E avg
E min

 1,6

Để bảo đảm độ rọi đồng đều có thể sử dụng các đèn có công suất giống nhau, thay đổi số
lượng và khoảng cách giữa các đèn, để đạt được sự phân bố đèn đều trên mặt phẳng làm việc.
5. Tỷ số khoảng cách
Với mục đích đạt được độ rọi đồng đều trên mặt phẳng làm việc thì các nhà sản xuất đưa ra
hệ số khoảng cách giữa các đèn với độ cao treo đèn quy đònh trước.
Để biết được khoảng cách giữa hai đèn tối đa cho phép thì người thiết kế sẽ nhân hệ số này
với độ cao treo đèn tới điểm làm việc. Các bộ đèn có hệ số khoảng cách nhỏ thì bố trí gần nhau
để đạt được độ rọi đồng đều. Các bộ đèn có hệ số khoảng cách cao, do có đường cong phân bố
cường độ sáng rộng cần bố trí hai đèn xa hơn.
Ví dụ: Độ cao treo đèn là 7.5m, tỷ số khoảng cách là 0.7 thì khoảng cách tối đa giữa các đèn
là: 7.5m * 0.7 = 5.25m.

9.85

5.25

1.5

5.25

0.85

7.5

Hình 10.20. Các khoảng cách treo đèn

Hình 10.21.Các loại đèn và tỷ số khoảng cách tương ứng

6. Sự phân phối
Độ rọi trên mặt đứng là một trong các chỉ tiêu cần xem xét trong hầu hết các môi trường
công nghiệp vì rất nhiều dây chuyền sản xuất như dây chuyền sản xuất máy, băng chuyền điều
ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

193


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

khiển, băng chuyền lắp ráp… thường được bố trí theo mặt phẳng đứng. Mặt khác, các máy hay
thiết bò có thể che chắn lượng ánh sáng và gây nên các bóng tối trên mặt phẳng làm việc.
Để chiếu sáng mặt phẳng đứng cần ứng dụng những hệ thống chiếu sáng thích hợp cũng như
lưu ý đến việc lựa chọn bộ đèn và vò trí đặt bộ đèn. Các bộ đèn có đường cong phối quang theo
diện rộng có thể được dùng trong hệ thống chiếu sáng bổ sung nhằm thu được lượng ánh sáng
cần thiết trên bề mặt phẳng đứng và khắc phục những trở ngại do nó gây ra.
7. Bóng
Bóng có thể được loại trừ nhờ sử dụng nhiều loại đèn khác nhau hoặc các loại đèn có đường

cong phối quang theo diện rộng. Tuy nhiên, việc loại trừ các bóng mờ cũng gặp nhiều khó khăn.
Muốn giảm tối thiểu các bóng mờ có thể dùng các hệ thống chiếu sáng bổ sung kiểu chiếu
sáng trực tiếp.
8. Độ chói
Chói có thể gây ra mỏi mệt, nhức đầu, cảm giác thiếu tiện nghi… chói làm giảm năng suất do
giảm hiệu quả nhìn.

Chói trực tiếp

Chói gián tiếp

Hình 10.22.Các loại chói

Có 2 loại chói:


Chói trực tiếp: được gây nên bởi lượng ánh sáng trong trường nhìn được chiếu trực tiếp tới
mắt người. Để giảm độ chói trực tiếp, cần áp dụng các biện pháp sau:
- Dùng các bộ đèn với chóa kiểu sâu để bao bọc đèn trong trường nhìn hay lựa chọn các
bộ đèn có kính mờ.
- Giảm độ sáng bằng cách dùng đèn công suất thấp và giảm khoảng cách giữa hai đèn.
- Sơn trần màu trắng và lựa chọn các bộ đèn có từ 15  20% lượng ánh sáng chiếu lên
nhằm giảm độ tương phản cao giữa nguồn sáng có độ sáng cao và nền sậm.



Chói gián tiếp: gây nên do ánh sáng phản chiếu từ bộ đèn đến mặt phẳng làm việc hoặc
các vật khác và đi vào mắt. Để giảm độ chói do phản xa,ï có thể áp dụng các biện pháp
sau:
- Lựa chọn các bộ đèn có kiểu phân bố ánh sáng rộng dùng cho trần thấp và các bộ đèn

huỳnh quang có chóa kiểu bọc kín.
- Giảm công suất của đèn và khoảng cách giữa hai đèn.
- Đònh vò các bộ đèn ngay trên dây chuyền sản xuất.

10.9. Các phương pháp tính toán chiếu sáng
10.9.1 Phương pháp quang thông
Phương pháp quang thông thường được sử dụng cho trường hợp chiếu sáng chung đều, có kể
đến ánh sáng phản xạ của trần, tường và sàn nhưng không thích hợp để tính toán cho chiếu sáng
cục bộ và chiếu sáng cho các mặt phẳng làm việc không phải là nằm ngang.
ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

194


Giáo trình cung cấp điện

PGS.TS. Quyền Huy Ánh

1. Trường hợp chọn trước loại và số đèn
Theo phương pháp quang thông, độ rọi trên mặt phẳng làm việc nằm ngang do hệ thống chiếu
sáng chung đều cung cấp được xác đònh theo biểu thức sau:
n .n .F .CU.LLF
E yc  b đ b
(10.11)
Sp
Ở đây: nb là số bóng trong một bộ đèn; Fb là quang thông ban đầu của bóng đèn, lm; nđ là số
bộ đèn sử dụng; CU là hệ số sử dụng; LLF là hệ số mất mát ánh sáng; Sp là diện tích được chiếu
sáng, lm.

Hệ số mất mát ánh sáng được xác đònh theo biểu thức:
LLF = LLD.LDD.BF.RSD

(10.12)

Ở đây: LLD là hệ số suy hao quang thông theo thời gian sử dụng; LDD là hệ số suy hao
quang thông do bụi; BF là hệ số cuộn chấn lưu; RSD là hệ số suy hao phản xạ của phòng do bụi.
Hệ số sử dụng phụ thuộc vào kiểu bộ đèn, chỉ số phòng, hệ số phản xạ của trần, tường và
sàn.
Chỉ số phòng được xác đònh theo biểu thức:
Sp
i
H tt D1  D 2 

(10.13)

Ở đây: Sp là diện tích phòng được chiếu sáng, m2; Htt là độ cao treo đèn tính toán; D1, D2 lần
lượt là chiều dài, chiều rộng của phòng, m,
2. Trường hợp biết trước độ rọi yêu cầu và số đèn sử dụng
Quang thông của đèn được xác đònh theo biểu thức sau:
E yc .S p
Fđ  n b .Fb 
n đ .CU.LLF

(10.14)

10.9.2 Phương pháp điểm
Phương pháp chiếu sáng điểm đặc biệt hữu dụng để xác đònh sự thay đổi của các mức độ rọi
và mức độ đồng đều của độ rọi được cung cấp bởi hệ thống chiếu sáng. Phương pháp này thường
được sử dụng trong trường hợp nguồn sáng là dạng điểm và sự phản chiếu ánh sáng có thể bỏ

qua.
Phương pháp tính toán điểm tính chính xác mức độ rọi tại bất kỳ một điểm cho trước nào bằng
cách cộng tất cả độ rọi tại điểm này do tất cả các bộ đèn trong hệ thống chiếu sáng cung cấp. Để
đạt được mức tính toán chính xác thì khoảng cách từ nguồn sáng đến điểm đang xét, nên có giá
trò tối thiểu bằng 5 lần kích thước lớn nhất của bộ đèn. Sử dụng đường cong phân bố cường độ
sáng của bộ đèn xác đònh cường độ sáng theo hướng  (I), giá trò độ rọi của điểm cần kiểm tra
trên mặt phẳng nằm ngang được xác đònh theo biểu thức:
I . cos 
E  2
(10.15)
D
Ở đây: E là độ rọi tại một điểm đang xét; I  là cường độ sáng của nguồn sáng theo hướng ;
D là khoảng cách từ nguồn đến điểm đang xét;  là góc hợp bởi cạnh D và đường vuông góc với
mặt phẳng nằm ngang tại điểm đang xét.
Ví dụ: đèn HPS có công suất đơn vò 400W và có đường cong phân bố cường độ sáng ở Hình
10.6. Đèn treo cao so với mặt phẳng làm việc là 6m. Tìm độ rọi tại điểm A cách tâm nguồn sáng
là 3m (Hình 10.23).
ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

www.quyenhuyanh.com

195